药用植物三七对土壤中砷的吸收运转及形态转化

以栽培药用植物三七(Panax notoginseng)为主要研究对象,采用高效液相色谱-原子荧光联用(HPLC-HGAFS)技术,研究了三七产地土壤及植株样品中砷(As)含量及其赋存的化学形态,以及三七对As的吸收运转及形态转化。结果表明,无机态的As(Ⅴ)和As(Ⅲ)是三七种植土壤中的主要赋存形态,且As(Ⅴ)含量远高于As(Ⅲ),约占总量的95%。三七植株中总As的分布规律表现为根条剪口主根叶茎,说明根部吸收是土壤As进入三七的主要途径;而三七植株中各形态As分布规律因植株部位的不同而存在较大差异,As(Ⅲ):叶根条剪口茎主根;As(Ⅴ):剪口根条主根叶茎;二甲基砷(MMA):根条茎剪口叶主根。降低三七种植土壤As的生物有效性,深入研究As(Ⅴ)、As(Ⅲ)和MMA在三七不同部位相互转化的调控机制是缓解三七As毒害的重要途径。     

富硅或富磷育秧降低水稻砷含量的效果及其分子机制

砷(As)主要通过硅和磷通道进入水稻根系,合理的硅和磷施用方式可有效调控水稻对As的吸收转运。研究通过在水稻育秧阶段进行硅或磷富集,探讨富硅或富磷秧苗移栽至As污染土壤后对糙米As含量的影响及分子机制。试验结果表明,富硅或富磷育秧在不影响生长的前提下,可使秧苗的硅或磷整株吸收量分别增至对照的19.6和2.3倍。与常规育秧相比,富硅育秧处理糙米中总砷、三价砷、五价砷以及二甲基砷含量分别降低31.1%、32.1%、58.3%、33.5%。富磷育秧对糙米总砷含量没有显著影响,但使糙米五价砷含量降低59.2%。富硅或富磷育秧可显著增加As在水稻根系中的滞留且不同程度影响As在水稻各部位之间的转移系数。根系As转运基因相对表达量的分析结果表明,与对照相比,富硅育秧对OsLsi1的相对表达量没有显著影响,使OsLsi2的相对表达量下调26%,OsABCC1的相对表达量上调203%;富磷育秧对OsPT1的相对表达量没有显著影响,使OsPT4以及OsPT8的相对表达量分别下降51%和71%,OsABCC1的相对表达量上调22%。综上,富硅或富磷育秧可通过调控水稻根系As相关转运基因的表达来影响水稻对A...     

不同磷浓度下水稻短根突变体与野生型对五价砷吸收和转运的差异

为研究水稻根形态及磷营养状况对水稻吸收和转运五价砷的调控作用,采用水培的方法,研究了在不同外部磷浓度(0、10、50、150、300μM KH2PO4)下水稻(Oryza sativa L.)短根突变体与野生型短期内对五价砷(10μM Na3AsO4)吸收和转运的差异.结果表明,水稻根形态(短根突变体与野生型)和磷营养状况均能对水稻吸收和转运五价砷产生显著影响:1)磷能竞争性抑制水稻对五价砷的吸收,随营养液中磷浓度的增加,水稻地上部和地下部五价砷含量、单位根干重砷吸收量(根系砷吸收能力)均显著降低;2)水稻短根突变体对五价砷的吸收能力低于野生型,但转运能力高于野生型.     

三七中药材种植产地土壤重金属污染特征及风险评价

对云南省主要三七(Panax notoginseng)种植地耕层土壤(0～20 cm)、表下层土壤(>20～40 cm)和三七植株中的8种重金属污染状况进行评价分析,为三七药材安全性评价与土壤重金属污染治理提供理论依据。采用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)检测土壤和植株中重金属含量,采用单项污染指数(P_i)、内梅罗综合污染指数(NIPI)和潜在生态风险指数(PERI)评估土壤重金属污染状况,采用估计每日摄入量(EDI)、目标危害商(THQ)和危害指数(HI)评估植株各部位重金属人体健康风险,采用生物富集系数(BCF)和转运系数(TF)评估重金属在植株中的富集和转运能力。结果表明,三七种植土壤重金属污染程度由高到低依次为Cd、Cu、Cr、Ni、Pb、As、Hg和Zn;三七种植土壤属于中度污染,且有中度生态风险。三七主根、芦头、须根、茎和叶5个部位均呈不同程度重金属超标现象,尤其是Hg在地上部超标严重,但均无人体健康风险。植株各个部位重金属富集系数均小于1,其中,主根、须根、芦头和茎Cd富集能力最强,Pb富集能力最弱,叶Hg富集能力最强,Cr富集能力最弱;...     

烟草对砷的吸收累积特征及其健康风险研究

以福建省主栽烟草品种翠碧1号、K326和云烟87为材料,在外源砷添加量为0、10、20、40、70和100 mg·kg~(-1)的土壤中进行盆栽试验,探讨砷对烟草的毒害效应以及砷在土壤-烟草体系中的迁移累积特征,并对植烟土壤中砷的安全临界值进行计算。结果表明,在砷毒害下,烟草生长受到抑制,且烟草根系生长受抑制程度最强。随着砷添加量的增加,土壤中有效砷含量和烟草各部位砷含量均显著提高(P 0.05),砷在根系中的含量最高,在茎中的含量最低。砷处理下各部位间的转移系数表现为TF_((茎-叶)) TF_((土-根)) TF_((根-茎)),且外源砷的增加促进砷从茎到叶片中转移。38.28%～74.37%的砷富集在烟草根部,上部叶中砷的富集量最少(4.61%～11.7%),且所研究的3个烟草品种中翠碧1号对砷的富集能力最强。根据通过吸烟进入人体砷的限量以及土壤有效砷含量与烟草中部叶砷含量的回归模型,推算出翠碧1号、K326和云烟87的植烟土壤有效砷的安全临界值分别为14.17、14.31和11.86 mg·kg~(-1)(磷酸二氢钠浸提)。并将福建省植烟土壤有效砷的安全临界值拟定为11.86 mg·kg~(-1)(磷酸二氢钠浸提)。本研究结果为福建省烟草安全生产提供一定技术指导。     

植物砷吸收与代谢的研究进展

砷(As)作为一种植物非必需的类金属元素广泛存在于自然界中,砷过量摄人不仅会对植物生长产生毒害作用,而且在植物的可食部位累积并通过食物链对人体健康构成威胁.生长介质中的砷酸盐(五价砷)一般是通过磷酸盐转运蛋白被植物吸收的,而亚砷酸(三价砷)和没有解离的甲基化砷则主要是通过质膜上的水通道蛋白被植物吸收的.在植物体内五价砷...     

高砷煤矿污染稻田水稻对砷的吸收与赋存特征研究

为研究砷污染稻田水稻(Oryza sativa L.)各器官(根、茎、叶、稻壳、稻米)在拔节期、灌浆期、成熟期对不同形态砷的富集、吸收、转运和分布特征,以贵州省兴仁县高砷煤矿区砷污染稻田的水稻为研究对象,采用高效液相色谱-氢化物发生-原子荧光光谱法测定水稻各生育时期各器官中形态砷含量。研究表明,随着水稻生长,根部对As的富集逐渐降低,而水稻茎、叶部对As富集并未随根部As含量降低而降低;拔节期至灌浆期是茎、叶部对As富集的主要生长期。不同生育时期水稻根部主要富集As(Ⅴ),但水稻向茎部主要输送As(Ⅲ),在成熟期茎、叶部和稻米中As(Ⅲ)占总砷含量的70%以上。拔节期根部阻留As能力和茎部向叶部输送分配As的能力都相对较强,但随着水稻生长而逐渐减弱。水稻成熟期茎部与叶部相比,可能更易赋存As(Ⅴ)。成熟期水稻各部位As(Ⅲ)含量比值为根?茎?叶?稻壳?稻米=91.6?20.5?6.3?1.6?1;As(Ⅴ)含量比值为根?茎?叶?稻壳?稻米=620.8?12.2?5.7?4.7?1。水稻各器官吸收不同形态砷的同时,会保持体内As(Ⅲ)与As(Ⅴ)的平衡。研究结果可为深入认识矿业背景条件下砷在水稻中的富集及形态分布提供参考。     

山西省稷山和永济两地矮牡丹体内无机元素含量的比较

采用原子吸收分光光度法和比色法测定了山西省稷山和永济两地区矮牡丹体内和生境土壤中的10种元素(K、Mg、Mn、Fe、Ni、Zn、Cu、Cd、Cr、Pb),分析比较了各种元素在不同地区矮牡丹体内和生境土壤中的分布规律及不同地区矮牡丹对无机元素的吸收富集能力.结果表明,两地区矮牡丹体内和生境土壤中无机元素含量无显著性差异;土壤及植株不同器官间元素含量也无显著性差异;两地区矮牡丹对不同元素的富集系数有显著差异,差异主要表现在对Cd(永济0.457,稷山0.213)和Ni(永济0.093,稷山0.167)的富集上,植株不同器官之间的富集系数无显著差异.表4参9     

砷对植物生长和生理生化的影响与机制综述

有色金属开采冶炼、工业排污及农业污水灌溉等导致大量砷(As)进入土壤,土壤砷污染问题日益突出。砷与磷(P)为同主族元素,具有相似的化学性质和化学行为,砷通过植物根系的磷转运蛋白被植物吸收。砷在植物体内竞争取代化合物中的磷,并与巯基结合导致蛋白失活,影响植物生长和正常生理代谢。然而亦有研究发现,一定浓度的砷可影响植物生理生化过程,并对植物生长产生促进作用。本文综述了砷在植物体内的含量与分布,重点阐述砷对植物生物量、营养元素吸收、生长代谢相关生理生化指标(内源激素、光合参数、丙二醛、抗氧化酶、渗透物质)及根际环境和植物促生菌群落的影响与机制,以期为理解砷促进超富集植物生长机制的研究提供理论基础,为挖掘可降低砷毒性和提高砷抗性的方法过程机制提供技术参考。     

砷在农作物中的累积及其耐受机制研究综述

砷污染在全世界已逐渐成为一个严峻的环境问题,砷污染地区农作物中砷的超量累积是砷流入人体最主要的途径之一,研究农作物对砷的累积特征及其耐受机制对如何减少砷在可食植物中的积累有着重要的意义。砷是植物非必需元素且对植物有很大的毒性,不同形态与价态的砷在环境中的迁移转化规律和对生物的毒性、可利用性也是不同的。农作物中的砷含量不仅与环境中砷的含量、形态有关,还与植物自身的特性有关;砷在较低浓度下会促进农作物的生长,这可能是砷处理杀死了危害植物的病菌而有利于植物的生长或是砷通过影响其他元素的吸收而间接促进植物的生长,高浓度砷则表现出对植物生长的抑制作用;植物对砷和磷、硅的吸收存在明显的竞争,增加土壤中磷、硅的供应可以有效减少农作物对砷的吸收;砷进入植物体后,植物可以通过砷还原、络合、隔离、甲基化等作用来降低砷毒性,提高植物对砷的耐受性。然而,由于农作物对砷的吸收、抗逆机制比较复杂,其对砷的具体还原机制、植物体内甲基砷的来源及其影响因素等,仍将是今后该领域的研究热点。     

砷和磷在不同污染类型土壤中的竞争吸附动力学

采用吸附实验研究了化工污染土壤(HG)、钢铁冶炼污染土壤(GT)和未受污染的农田土壤(CK)中的砷和磷吸附及竞争吸附特征,以期解释不同污染土壤此种吸附的动力学差异,为应用超富集植物修复场地污染土壤时合理施用磷肥提供理论依据。结果表明,在HG、GT和CK土壤中砷和磷的吸附特征有所差异,砷的最大吸附量分别为95.1、100、95.9 mg·kg-1,磷的最大吸附量分别为148、103、100 mg·kg-1。磷的存在能明显抑制土壤对砷的吸附,HG、GT、CK土壤在添加磷后,对砷的吸附量降低幅度分别为45.6%、57.3%、69.6%。而砷的存在对磷的吸附的影响不大,HG、GT、CK土壤在添加砷后,对磷的吸附量降低幅度分别为7.43%、6.41%、16.0%。3种土壤中铁、铝和磷的含量不同造成了砷、磷吸附和竞争吸附的差异,并且污染土壤上砷的配位体交换作用更容易受到磷的抑制。     

绿洲土壤Cd-Ni复合污染对油菜生长及吸收的影响

以干旱区绿洲灰漠土为供试土壤,油菜(Brassica campestris L.)为供试蔬菜,采用盆栽试验及Tessier连续浸提形态分级方法,研究了Cd-Ni复合污染在干旱区绿洲土壤中的形态分布规律及其对油菜的生物有效性.结果表明,当土壤受外源Cd-Ni复合污染后,Cd、Ni的活性随着胁迫浓度的增加而增大.与对照相较,外源Cd-Ni复合胁迫后,Cd的主要赋存形态仍为碳酸盐结合态,而Ni的主要赋存形态由残渣态转化为铁锰氧化物结合态.Cd-Ni复合胁迫对油菜的生长表现为先促后抑;油菜各部位的Cd、Ni含量均随着Cd-Ni复合胁迫水平的升高而增加,Cd主要富集在油菜茎叶中,而Ni则主要富集在油菜根部.富集系数结果表明,油菜各部位Cd的富集系数均大于1,而Ni的富集系数均小于1;迁移系数结果表明,Cd的迁移系数大于Ni,Cd更易从土壤中进入油菜根部,并转运至茎叶,Ni的生物可利用性低于Cd.对油菜吸收Cd最重要的形态为碳酸盐结合态,根系和茎叶吸收Ni最重要的形态分别为有机结合态和可交换态.     

水稻秸秆生物炭对污染土壤中镉生物有效性的影响

为探索生物炭对污染土壤中镉的钝化效果,采用室内培养的方法,研究了质量分数分别为0.5%、1.5%和3.0%的水稻秸秆生物炭(400℃热解)对镉污染土壤中DTPA(二乙基三胺五乙酸)提取态镉含量的影响及镉随时间的变化规律,探究土壤pH与有机碳含量与土壤DTPA提取态镉含量的相关关系,并选择3.0%生物炭进行玉米盆栽试验以探讨生物炭施入污染土壤后对玉米生长及其吸收富集重金属镉的影响。研究结果表明:添加0.5%生物炭总体上降低了土壤中DTPA-Cd含量,但效果不显著(P0.05);添加1.5%和3.0%生物炭都显著降低了土壤DTPA-Cd含量(P0.05),且添加3.0%生物炭降低效果最佳。生物炭可通过提高酸性土壤pH值以及有机碳含量来降低镉的生物有效性。在为期63 d的土培试验过程中,土壤DTPA-Cd含量在初期的降低速率最快,之后又小幅度上升,在10 d后达到动态平衡。在为期7周的玉米盆栽试验中,生物炭极显著提高了玉米生物量、降低地上部的镉含量,并抑制其对镉的富集作用(P0.01),同时也显著降低了地下部镉含量,并抑制其对镉的富集作用(P0.05);与对照相比,施用质量分数为3.0%的生物炭使得玉米地上部和根部镉含量的降低幅度分别为60.58%、25.43%。从转移系数来看,生物炭可显著抑制镉从玉米根部转移到地上部(P0.05),转运系数降低47.22%。本试验结果显示,在重金属污染土壤中投加生物炭可显著降低镉的生物有效性,减弱了土壤重金属镉对食品安全的负面影响。     

离子色谱测定三价砷和五价砷的研究

本文对抑制电导离子色谱法测定三价砷和五价砷进行考察,对测定的条件如标样的配制、淋洗液的选择、三价砷的氧化进行了讨论.并推荐了一种三价砷和五价砷的快速、分辨率好的方法,该方法可望对废水中的砷进行测定.     

文山三七(Panax notoginseng)种植区土壤As空间分布特征及理化性质对三七As含量的影响

三七(Panax notoginseng(Burk.)F.H.Chen)是云南文山州的道地中药材,文山州由于地壳原始分化成分的作用和含砷矿的开采等原因,使三七种植区存在普遍的土壤砷污染现象。通过野外大田调查和室内分析相结合的方法,研究了云南文山三七主要种植区(文山县、丘北县、砚山县、广南县)土壤总砷和有效砷的空间分布特征和土壤物理化学特征(pH值、有机质含量、阳离子交换量CEC、总P、速效P、土壤质地),探讨了三七不同部位(茎叶、花果、主根、须根、剪口)As含量的影响因素。将有助于了解文山三七种植区砷污染空间分布特点,寻求三七砷含量的调控途径,对降低三七砷含量和提高三七品质具有一定的实践和理论意义。研究结果表明,(1)土壤有效As和总As平均质量分数分别为0.29 mg·kg-1和28.51mg·kg-1,土壤有效As占总As质量分数的0.06%~2.08%。76.67%的土壤样品总As含量达到国家土壤环境质量的二级标准。土壤有效As和总As含量空间分布表现出西北高,东南低的趋势。(2)三七各部位中As质量分数为0.14~0.32 mg·kg-1,砷含量符合优质三七砷的限量标准(≤1.0 mg·kg-1),三七各部位对As的富集系数为0.004~0.011,均较低。(3)90%的土壤为酸性土壤,pH值≤6.5;土壤全P质量分数为1.27 g·kg-1,土壤速效P质量分数为66.87 mg·kg-1,均属于丰富水平;土壤有机质质量分数为15.77 g·kg-1,CEC为26.74 cmol·kg-1,属于较高水平;40%的土壤为黏土,43.4%为壤质黏土。(4)土壤总As和土壤有效As含量主要受到随机人为因素的影响,表现出与土壤CEC、pH值和有机质含量之间显著的正相关关系。三七须根中As含量与土壤总As、有效As、土壤黏粒含量、CEC、pH值和总P含量之间具有显著的正相关性。总之,壤质黏土、低pH值和CEC有利于降低三七As含量,三七种植过程中应避免施用含As有机肥和磷肥。研究结果在系统了解文山三七种植区的土壤As空间分布和调控途径方面具有一定的创新价值和意义,特别需要关注是三七产业的发展布局中,应该进行适当的引导和科学的安排三七种植区。     

油料作物对土壤老化残留DDT的吸收积累

油料作物对亲脂性DDT的吸收富集能力是否会更强是一个值得研究的问题。采用DDT老化残留土壤,温室盆栽油料作物花生(Arachishypogaea),大豆(Glycinemax)和芝麻(Sesamumindicum)。果实成熟后将植株分成根、茎、果壳和果仁四部分,GC-ECD测定各部位中的DDT浓度。研究了油料作物对土壤老化残留DDT的吸收积累情况,结果表明,∑DDT在三种作物不同部位中的浓度顺序都是:根>茎>果壳>果仁。含油量高的花生果仁和芝麻果仁中∑DDT浓度都明显高于大豆果仁的∑DDT浓度,这种差异有可能是由果仁含油量的差异造成的。单株植物吸收积累∑DDT的总量顺序为:花生>芝麻>大豆。花生、大豆和芝麻三种作物的根和茎的生物富集系数都比较高,特别是花生的,说明这三种油料作物根部从土壤中吸收积累老化残留DDT的能力以及从根部向茎部运输DDT的能力都是相当强的。     

条斑紫菜中磷和钙的亚细胞分布及其与富集砷的关系

研究条斑紫菜中磷和钙的亚细胞分布,并探讨其与条斑紫菜富集砷的关系。结果表明:条斑紫菜吸收磷、钙主要分布在细胞壁组分中,平均占总磷含量的53.9%,占总钙含量的61.25%,其次为细胞液。与对照组相比(砷暴露浓度0.5 mg·L~(-1)),在添加磷浓度为0.1 mg·L~(-1)和1.0 mg·L~(-1)处理组中,条斑紫菜中磷、砷之间呈现协同效应;当添加磷浓度为5.0 mg·L~(-1)和10.0 mg·L~(-1)时,条斑紫菜中磷、砷之间则呈现拮抗作用,砷的富集量分别比照组下降61.37%和72.73%。经添加钙液暴露过的条斑紫菜,当钙暴露浓度为1 000 mg·L~(-1)时其对砷的富集量比对照组减少15.51%。可知,5.0 mg·L~(-1)磷处理条斑紫菜,条斑紫菜对砷的富集受到明显的抑制。     

大同盆地富砷地下水的水化学与地球化学研究

为弄清大同盆地地下水中影响砷的迁移、富集的主要地球化学与生物地球化学过程,为区域供水安全提供指导作用,针对高砷地下水系统开展了水文地球化学与含水层沉积物全岩地球化学研究;并在此基础上探讨了研究区高砷地下水成因。结果表明,研究区高砷地下水为偏碱性、强还原环境,砷含量为0.31～452μg·L-1,主要以砷酸盐形式存在,地下水中砷与三价铁的浓度有显著的相关性。高砷含水层沉积物中有机质、铁与砷含量表现出显著相关性。以上结果说明,碱性还原环境有利于地下水中砷的富集;微生物参与下,沉积物相有机质的氧化和Fe氧化物/氢氧化物的还原过程是本区高砷地下水形成的主控因素。     

氢氧化钠改性坡缕石对Cd污染土壤的钝化修复效果

土壤重金属污染原位钝化修复技术主要通过钝化剂的溶解沉淀、离子交换吸附、氧化还原、有机络合等反应来降低土壤中重金属的生物有效性,在重金属污染修复中具有重要意义。为研究NaOH改性坡缕石对污染土壤中Cd的钝化作用,以坡缕石为原料,采用浸渍法,将NaOH与坡缕石按照不同质量比进行改性,并在人工配制的Cd污染土壤上进行钝化实验和盆栽实验,研究NaOH改性坡缕石对Cd污染土壤的钝化效果以及对玉米植株生长性状和玉米植株Cd富集的影响。研究结果显示：与对照相比,添加NaOH改性坡缕石能显著降低土壤中DTPA和TCLP提取有效态Cd含量,提高钝化效率,降低生态风险指数,其中添加NaOH与坡缕石质量比为1:2的改性材料,两种有效态Cd含量降幅最大,分别为22.37%和26.60%。添加NaOH改性坡缕石能有效地改善玉米植株的生长性状。与对照相比,添加质量比为1:2的改性材料后,玉米植株的茎长、根长、茎、根鲜质量和茎、根干质量分别增加了71.45%、65.21%、22.06%、44.44%、33.96%和50%,同时玉米植株茎和根对Cd的富集以及Cd在玉米植株体内的转运均有显著降低,其茎部Cd含量最大降幅...     

降低水稻籽粒镉砷累积的研究进展

矿山开采、废弃物排放及污水灌溉等引发区域农田土壤重金属污染,并通过食物链富集、传递,严重威胁人类健康。水稻是重要主食,且极易吸收镉(Cd)和砷(As),已成为Cd、As进入人体的主要膳食来源。因此,通过调控措施降低水稻籽粒Cd、As含量,对保障水稻及其制成品的食用安全与人体健康具有重要的现实意义。概述了降低水稻Cd、As含量的调控措施,主要包括：(1)利用生物质炭、铁盐、肥料等材料钝化土壤中Cd、As,降低其生物有效性,从而降低水稻Cd、As吸收;(2)外源添加硫(S)可消除植物的膜脂过氧化胁迫,促进水稻体内植物络合素等非蛋白巯基形成,将Cd固定在水稻组织器官液泡中,减少其向籽粒的转移,降低籽粒Cd积累;(3)外源添加硅(Si),Si可与亚砷酸盐(As³⁺)形成吸收竞争,降低水稻As吸收;(4)控制稻田水分可改变根际土壤氧化还原状态,影响水稻Cd、As吸收积累,同时根系泌氧促进根表铁膜形成,调控土壤氧化还原状态促进As氧化为砷酸盐(As⁵⁺),增强根表对As⁵⁺的吸附固定,从而降低水稻对As的吸收量;(5)调控转运蛋白表...